KR101955584B1 - Apparatus for treating substrate - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 처리하는 처리 공간을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 공정 가스로부터 플라스마를 발생시키도록 상기 챔버의 외부에 제공되는 안테나 유닛을 포함하되, 상기 안테나 유닛은, 상기 챔버의 상부벽의 중심을 포함하는 영역에 제공되는 메인 안테나와; 상부에서 바라볼 때, 상기 메인 안테나의 둘레의 일부를 감싸도록 제공되는 서브 안테나;를 포함한다.The present invention relates to a substrate processing apparatus. A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a chamber having a processing space for processing a substrate; A support unit for supporting the substrate in the processing space; A gas supply unit for supplying a process gas into the process space; An antenna unit provided outside the chamber to generate a plasma from the process gas, the antenna unit comprising: a main antenna provided in a region including the center of the upper wall of the chamber; And a sub antenna provided to surround a part of the periphery of the main antenna when viewed from above.

Figure R1020160083319
Figure R1020160083319

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}[0001] APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE [0002]

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly, to a substrate processing apparatus using plasma.

반도체소자를 제조하기 위해서, 기판을 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 그리고 세정 등 다양한 공정을 수행하여 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 막 중 선택된 가열 영역을 제거하는 공정으로 습식식각과 건식식각이 사용된다.In order to manufacture a semiconductor device, a substrate is subjected to various processes such as photolithography, etching, ashing, ion implantation, thin film deposition, and cleaning to form a desired pattern on the substrate. Among them, the wet etching and the dry etching are used for removing the selected heating region from the film formed on the substrate.

이 중 건식식각을 위해 플라스마를 이용한 식각 장치가 사용된다. 일반적으로 플라스마를 형성하기 위해서는 챔버의 내부공간에 전자기장을 형성하고, 전자기장은 챔버 내에 제공된 처리 가스를 플라스마 상태로 여기시킨다.Among them, an etching apparatus using a plasma is used for dry etching. Generally, in order to form a plasma, an electromagnetic field is formed in an inner space of a chamber, and an electromagnetic field excites a process gas provided in the chamber into a plasma state.

플라스마는 이온이나 전자, 라디칼 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 플라스마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라스마를 사용하여 식각 공정을 수행한다. 식각 공정은 플라스마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.Plasma is an ionized gas state composed of ions, electrons, radicals, and so on. Plasma is generated by very high temperatures, strong electric fields, or RF electromagnetic fields. The semiconductor device fabrication process employs a plasma to perform the etching process. The etching process is performed by colliding the ion particles contained in the plasma with the substrate.

일반적으로 기판의 균일한 처리를 위해, 기판 상의 영역별 전자기장의 세기를 조절하는 것이 요구된다. 도 1은 일반적인 기판 처리 장치(1)를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참고하면, 일반적으로, 플라스마를 형성하기 위한 전자기장을 인가하는 안테나(2)는 내부 안테나(3) 및 외부 안테나(4)로 구성되고, 내부 안테나(3) 및 외부 안테나(4)로 인가되는 전류의 세기를 서로 상이하게 조절하거나, 안테나(2)의 구조를 변경함으로써, 기판 상의 영역별 전자기장의 세기를 조절하였다. 그러나 이것만으로는 기판의 엣지(Edge) 영역에 대한 처리율의 불균일성을 방지하는 것은 용이하지 않다.In general, for uniform processing of the substrate, it is required to regulate the intensity of the electromagnetic field for each region on the substrate. Fig. 1 is a sectional view showing a general substrate processing apparatus 1. Fig. 1, an antenna 2 for applying an electromagnetic field for forming a plasma is generally composed of an internal antenna 3 and an external antenna 4, and an internal antenna 3 and an external antenna 4 The intensity of the applied electromagnetic field is adjusted by adjusting the intensity of the applied electric current to be different from each other or by changing the structure of the antenna 2. However, it is not easy to prevent the unevenness of the throughput with respect to the edge region of the substrate alone.

본 발명은 기판의 엣지부의 일부 영역에 대한 플라스마의 발생율을 높일 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of increasing the generation rate of plasma for a partial region of an edge portion of a substrate.

또한, 본 발명은 기판을 균일하게 처리할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention also provides a substrate processing apparatus capable of uniformly processing a substrate.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and the problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description and the accompanying drawings will be.

본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 처리하는 처리 공간을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과; 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 공정 가스로부터 플라스마를 발생시키도록 상기 챔버의 외부에 제공되는 안테나 유닛을 포함하되, 상기 안테나 유닛은, 상기 챔버의 상부벽의 중심을 포함하는 영역에 제공되는 메인 안테나와; 상부에서 바라볼 때, 상기 메인 안테나의 둘레의 일부를 감싸도록 제공되는 서브 안테나;를 포함한다.The present invention provides a substrate processing apparatus for processing a substrate. A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes: a chamber having a processing space for processing a substrate; A support unit for supporting the substrate in the processing space; A gas supply unit for supplying a process gas into the process space; An antenna unit provided outside the chamber to generate a plasma from the process gas, the antenna unit comprising: a main antenna provided in a region including the center of the upper wall of the chamber; And a sub antenna provided to surround a part of the periphery of the main antenna when viewed from above.

상기 메인 안테나는 내측 안테나 및 외측 안테나를 포함하되, 상기 외측 안테나는 상부에서 바라볼 때, 상기 내측 안테나를 둘러싸도록 제공된다.The main antenna includes an inner antenna and an outer antenna, and the outer antenna is provided to surround the inner antenna when viewed from above.

상기 메인 안테나 및 상기 서브 안테나는 서로 별개의 전원이 연결될 수 있다.A separate power source may be connected to the main antenna and the sub antenna.

상기 내측 안테나 및 상기 외측 안테나는 서로 별개의 전원이 연결될 수 있다.The inner antenna and the outer antenna may be connected to each other with a separate power source.

상기 외측 안테나 및 상기 서브 안테나는 서로 동일한 전원에 연결될 수 있다.The outer antenna and the sub antenna may be connected to the same power source.

상기 서브 안테나는 상기 메인 안테나의 상기 둘레의 4분의 1을 감싸도록 제공될 수 있다.The sub-antenna may be provided so as to surround a quarter of the circumference of the main antenna.

상기 서브 안테나는 상기 메인 안테나의 둘레 방향을 따라 복수개가 이격되게 제공될 수 있다.The plurality of sub-antennas may be spaced along the circumferential direction of the main antenna.

본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 기판의 엣지부의 일부 영역에 대한 플라스마의 발생율을 높일 수 있다.The substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention can increase the generation rate of plasma for a partial area of an edge portion of a substrate.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 기판을 균일하게 처리할 수 있다.Further, the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention can uniformly process the substrate.

도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 메인 안테나 및 서브 안테나를 보여주는 평면도이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 다른 실시 예들에 따른 메인 안테나 및 서브 유닛을 보여주는 평면도이다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.1 is a sectional view showing a general substrate processing apparatus.
2 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view showing the main antenna and the sub-antenna of FIG. 2. FIG.
4 and 5 are plan views showing a main antenna and a sub unit according to other embodiments of FIG.
6 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to another embodiment.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the following embodiments. This embodiment is provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Thus, the shape of the elements in the figures has been exaggerated to emphasize a clearer description.

본 발명의 실시 예에서는 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 대해 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 안테나로부터 전자기장을 발생시켜 플라스마를 여기시키는 다양한 종류의 장치에 적용 가능하다.In an embodiment of the present invention, a substrate processing apparatus for etching a substrate using plasma will be described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to various types of apparatuses that generate an electromagnetic field from an antenna and excite the plasma.

또한 본 발명의 실시 예에서는 지지 유닛으로 정전 척을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 지지 유닛은 기계적 클램핑에 의해 기판을 지지하거나, 진공에 의해 기판을 지지할 수 있다.In the embodiment of the present invention, an electrostatic chuck is described as an example of a supporting unit. However, the present invention is not limited to this, and the support unit can support the substrate by mechanical clamping or support the substrate by vacuum.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view illustrating a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 플라스마를 이용하여 기판(W)을 처리한다. 예를 들어, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 플라스마 소스(400) 및 배기 유닛(500)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the substrate processing apparatus 10 processes the substrate W using a plasma. For example, the substrate processing apparatus 10 may perform an etching process on the substrate W. [ The substrate processing apparatus 10 includes a chamber 100, a support unit 200, a gas supply unit 300, a plasma source 400, and an exhaust unit 500.

챔버(100)는 기판을 처리하는 처리 공간을 가진다. 챔버(100)는 하우징(110), 커버(120), 그리고 라이너(130)를 포함한다. The chamber 100 has a processing space for processing the substrate. The chamber 100 includes a housing 110, a cover 120, and a liner 130.

하우징(110)은 내부에 상면이 개방된 공간을 가진다. 하우징(110)의 내부 공간은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간으로 제공된다. 하우징(110)은 금속 재질로 제공된다. 하우징(110)은 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 접지될 수 있다. 하우징(110)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(151)과 연결된다. 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 하우징의 내부 공간에 머무르는 가스는 배기 라인(151)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 배기 과정에 의해 하우징(110) 내부는 소정 압력으로 감압된다. The housing 110 has a space in which an upper surface is opened. The inner space of the housing 110 is provided to the processing space where the substrate processing process is performed. The housing 110 is made of a metal material. The housing 110 may be made of aluminum. The housing 110 may be grounded. An exhaust hole 102 is formed in the bottom surface of the housing 110. The exhaust hole 102 is connected to the exhaust line 151. The reaction by-products generated in the process and the gas staying in the inner space of the housing can be discharged to the outside through the exhaust line 151. The inside of the housing 110 is decompressed to a predetermined pressure by the exhaust process.

커버(120)는 하우징(110)의 개방된 상면을 덮는다. 커버(120)는 판 형상으로 제공되며, 하우징(110)의 내부공간을 밀폐시킨다. 커버(120)는 유전체(dielectric substance) 창을 포함할 수 있다.The cover 120 covers the open upper surface of the housing 110. The cover 120 is provided in a plate shape to seal the inner space of the housing 110. The cover 120 may include a dielectric substance window.

라이너(130)는 하우징(110) 내부에 제공된다. 라이너(130)는 상면 및 하면이 개방된 내부 공간을 가진다. 라이너(130)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 따라 제공된다. 라이너(130)의 상단에는 지지 링(131)이 형성된다. 지지 링(131)은 링 형상의 판으로 제공되며, 라이너(130)의 둘레를 따라 라이너(130)의 외측으로 돌출된다. 지지 링(131)은 하우징(110)의 상단에 놓이며, 라이너(130)를 지지한다. 라이너(130)는 하우징(110)과 동일한 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 라이너(130)는 하우징(110) 내측면을 보호한다. 공정 가스가 여기되는 과정에서 챔버(100) 내부에는 아크(Arc) 방전이 발생될 수 있다. 아크 방전은 주변 장치들을 손상시킨다. 라이너(130)는 하우징(110)의 내측면을 보호하여 하우징(110)의 내측면이 아크 방전으로 손상되는 것을 방지한다. 또한, 기판 처리 공정 중에 발생한 반응 부산물이 하우징(110)의 내측벽에 증착되는 것을 방지한다. 라이너(130)는 하우징(110)에 비하여 비용이 저렴하고, 교체가 용이하다. 따라서, 아크 방전으로 라이너(130)가 손상될 경우, 작업자는 새로운 라이너(130)로 교체할 수 있다.The liner 130 is provided inside the housing 110. The liner 130 has an inner space with open top and bottom surfaces. The liner 130 may be provided in a cylindrical shape. The liner 130 may have a radius corresponding to the inner surface of the housing 110. The liner 130 is provided along the inner surface of the housing 110. At the upper end of the liner 130, a support ring 131 is formed. The support ring 131 is provided in the form of a ring and projects outwardly of the liner 130 along the periphery of the liner 130. The support ring 131 rests on the top of the housing 110 and supports the liner 130. The liner 130 may be provided in the same material as the housing 110. The liner 130 may be made of aluminum. The liner 130 protects the inside surface of the housing 110. An arc discharge may be generated in the chamber 100 during the process gas excitation. Arc discharge damages peripheral devices. The liner 130 protects the inner surface of the housing 110 to prevent the inner surface of the housing 110 from being damaged by the arc discharge. In addition, reaction byproducts generated during the substrate processing process are prevented from being deposited on the inner wall of the housing 110. The liner 130 is less expensive than the housing 110 and is easier to replace. Thus, if the liner 130 is damaged by an arc discharge, the operator can replace the new liner 130.

지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부의 처리 공간 내에서 기판을 지지한다. 예를 들면, 지지 유닛(200)은 챔버 하우징(110)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(200)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(200)은 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 기판(W)을 흡착하는 정전 척을 포함할 수 있다. 이와 달리, 지지 유닛(200)은 기계적 클램핑과 같은 다양한 방식으로 기판(W)을 지지할 수도 있다. 이하에서는 정전 척을 포함하는 지지 유닛(200)에 대하여 설명한다.The support unit 200 supports the substrate within the processing space inside the chamber 100. For example, the support unit 200 is disposed inside the chamber housing 110. The support unit 200 supports the substrate W. [ The support unit 200 may include an electrostatic chuck for attracting the substrate W using an electrostatic force. Alternatively, the support unit 200 may support the substrate W in various manners, such as mechanical clamping. Hereinafter, the support unit 200 including the electrostatic chuck will be described.

지지 유닛(200)은 정전 척 및 하부 커버(270)를 포함한다. 지지 유닛(200)은 챔버(100) 내부에서 챔버 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 제공될 수 있다.The support unit 200 includes an electrostatic chuck and a lower cover 270. The support unit 200 may be provided in the chamber 100 and spaced upward from the bottom surface of the chamber housing 110.

정전 척은 바디 및 절연 플레이트(250)를 가진다. 바디는 내부 유전판(220), 전극(223), 히터(225), 지지판(230), 그리고 포커스 링(240)을 포함한다.The electrostatic chuck has a body and an insulating plate (250). The body includes an inner dielectric plate 220, an electrode 223, a heater 225, a support plate 230, and a focus ring 240.

내부 유전판(220)은 정전 척의 상단부에 위치한다. 내부 유전판(220)은 원판 형상의 유전체(dielectric substance)로 제공된다. 내부 유전판(220)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 내부 유전판(220)의 상면은 기판(W)보다 작은 반경을 갖는다. 내부 유전판(220)에는 기판(W)의 저면으로 열 전달 가스가 공급되는 통로로 이용되는 제1 공급 유로(221)가 형성된다. 내부 유전판(220) 내에는 전극(223)과 히터(225)가 매설된다. The inner dielectric plate 220 is located at the upper end of the electrostatic chuck. The inner dielectric plate 220 is provided as a dielectric substance. A substrate W is placed on the upper surface of the inner dielectric plate 220. The upper surface of the inner dielectric plate 220 has a smaller radius than the substrate W. [ A first supply passage 221 is formed in the inner dielectric plate 220. The first supply passage 221 is used as a passage through which the heat transfer gas is supplied to the bottom surface of the substrate W. An electrode 223 and a heater 225 are buried in the inner dielectric plate 220.

전극(223)은 히터(225)의 상부에 위치한다. 전극(223)은 제1 하부 전원(223a)과 전기적으로 연결된다. 전극(223)에 인가된 전류에 의해 전극(223)과 기판(W) 사이에는 정전기력이 작용하며, 정전기력에 의해 기판(W)은 내부 유전판(220)에 흡착된다. The electrode 223 is located above the heater 225. The electrode 223 is electrically connected to the first lower power source 223a. An electrostatic force is applied between the electrode 223 and the substrate W by the current applied to the electrode 223 and the substrate W is attracted to the internal dielectric plate 220 by the electrostatic force.

히터(225)는 제2 하부 전원(225a)과 전기적으로 연결된다. 히터(225)는 제2 하부 전원(225a)에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 내부 유전판(220)을 통해 기판(W)으로 전달된다. 히터(225)에서 발생된 열에 의해 기판(W)은 소정 온도로 유지된다. 히터(225)는 나선 형상의 코일을 포함한다. 내부 유전판(220)의 하부에는 지지판(230)이 위치한다. 내부 유전판(220)의 저면과 지지판(230)의 상면은 접착제(236)에 의해 접착될 수 있다.The heater 225 is electrically connected to the second lower power source 225a. The heater 225 generates heat by resisting the current applied from the second lower power supply 225a. The generated heat is transferred to the substrate W through the inner dielectric plate 220. The substrate W is maintained at a predetermined temperature by the heat generated in the heater 225. The heater 225 includes a helical coil. A support plate 230 is positioned below the inner dielectric plate 220. The bottom surface of the inner dielectric plate 220 and the top surface of the support plate 230 may be adhered by an adhesive 236. [

지지판(230)에는 제1 순환 유로(231), 제2 순환 유로(232), 그리고 제2 공급 유로(233)가 형성된다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 순환 유로(232)는 냉각 유체가 순환하는 통로로 제공된다. 제2 공급 유로(233)는 제1 순환 유로(231)와 제1 공급 유로(221)를 연결한다. 제1 순환 유로(231)는 열 전달 가스가 순환하는 통로로 제공된다. 제1 순환 유로(231)는 지지판(230) 내부에 나선 형상으로 형성될 수 있다. 또는, 제1 순환 유로(231)는 서로 상이한 반경을 갖는 링 형상의 유로들이 동일한 중심을 갖도록 배치될 수 있다. 각각의 제1 순환 유로(231)들은 서로 연통될 수 있다. 제1 순환 유로(231)들은 동일한 높이에 형성된다.A first circulation channel 231, a second circulation channel 232, and a second supply channel 233 are formed in the support plate 230. The first circulation passage 231 is provided as a passage through which the heat transfer gas circulates. The second circulation flow passage 232 is provided as a passage through which the cooling fluid circulates. The second supply passage 233 connects the first circulation passage 231 with the first supply passage 221. The first circulation passage 231 is provided as a passage through which the heat transfer gas circulates. The first circulation flow path 231 may be formed in a spiral shape inside the support plate 230. Alternatively, the first circulation flow path 231 may be arranged so that the ring-shaped flow paths having different radii have the same center. Each of the first circulation flow paths 231 can communicate with each other. The first circulation flow paths 231 are formed at the same height.

제1 순환 유로(231)는 열전달 매체 공급라인(231b)을 통해 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된다. 열전달 매체 저장부(231a)에는 열전달 매체가 저장된다. 열전달 매체는 불활성 가스를 포함한다. 실시예에 의하면, 열전달 매체는 헬륨(He) 가스를 포함한다. 헬륨 가스는 공급 라인(231b)을 통해 제1 순환 유로(231)에 공급되며, 제2 공급 유로(233)와 제1 공급 유로(221)를 순차적으로 거쳐 기판(W) 저면으로 공급된다. 헬륨 가스는 기판(W)과 정전 척(210) 간에 열 교환을 돕는 매개체 역할을 한다. 따라서 기판(W)은 전체적으로 온도가 균일하게 된다.The first circulation channel 231 is connected to the heat transfer medium storage unit 231a through the heat transfer medium supply line 231b. The heat transfer medium is stored in the heat transfer medium storage unit 231a. The heat transfer medium includes an inert gas. According to an embodiment, the heat transfer medium comprises helium (He) gas. The helium gas is supplied to the first circulation channel 231 through the supply line 231b and is supplied to the bottom surface of the substrate W through the second supply channel 233 and the first supply channel 221 in sequence. The helium gas serves as a medium for assisting heat exchange between the substrate W and the electrostatic chuck 210. Therefore, the temperature of the substrate W becomes uniform throughout.

제2 순환 유로(232)는 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된다. 냉각 유체 저장부(232a)에는 냉각 유체가 저장된다. 냉각 유체 저장부(232a) 내에는 냉각기(232b)가 제공될 수 있다. 냉각기(232b)는 냉각 유체를 소정 온도로 냉각시킨다. 이와 달리, 냉각기(232b)는 냉각 유체 공급 라인(232c) 상에 설치될 수 있다. 냉각 유체 공급 라인(232c)을 통해 제2 순환 유로(232)에 공급된 냉각 유체는 제2 순환 유로(232)를 따라 순환하며 지지판(230)을 냉각한다. 지지판(230)은 냉각되면서 내부 유전판(220)과 기판(W)을 함께 냉각시켜 기판(W)을 소정 온도로 유지시킨다.The second circulation channel 232 is connected to the cooling fluid storage 232a through the cooling fluid supply line 232c. The cooling fluid is stored in the cooling fluid storage part 232a. A cooler 232b may be provided in the cooling fluid storage portion 232a. The cooler 232b cools the cooling fluid to a predetermined temperature. Alternatively, the cooler 232b may be installed on the cooling fluid supply line 232c. The cooling fluid supplied to the second circulation channel 232 through the cooling fluid supply line 232c circulates along the second circulation channel 232 to cool the support plate 230. The support plate 230 cools the internal dielectric plate 220 and the substrate W together while keeping the substrate W at a predetermined temperature.

포커스 링(240)은 정전 척의 가장자리 영역에 배치된다. 포커스 링(240)은 링 형상을 가지며, 내부 유전판(220)의 둘레를 따라 배치되어 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 포커스 링(240)은 상부 가장자리 영역이 링 형상으로 돌출되게 제공됨으로써, 플라스마가 기판(W)상으로 집중되도록 유도한다. 포커스 링(240)의 표면은 유전체 재질로 제공된다. 예를 들면, 포커스 링(240)의 표면은 산화이트륨(Y2O3) 재질로 코팅되어 제공될 수 있다. 공정 시간이 증가 될수록 포커스 링(240)의 표면은 식각되어 표면의 유전체 재질로 제공된 층의 두께가 변화된다. 변화된 포커스 링(240)의 표면의 유전체 층의 두께는 공정에 영향을 미친다. 예를 들면, 기판 처리 장치(10)가 플라스마를 이용하여 기판을 식각하는 장치인 경우, 포커스 링(240)의 표면의 유전체 층의 두께가 얇아지면 애칭률이 감소될 수 있다. 따라서, 포커스 링(240)은 표면의 유전체 층의 두께가 일정 두께 이하가 되는 경우, 새로운 포커스 링(240)으로 교체된다.The focus ring 240 is disposed in the edge region of the electrostatic chuck. The focus ring 240 has a ring shape and is disposed along the periphery of the inner dielectric plate 220 to support the edge region of the substrate W. [ The focus ring 240 is provided so that the upper edge region protrudes in a ring shape, thereby inducing the plasma to be concentrated onto the substrate W. [ The surface of the focus ring 240 is provided with a dielectric material. For example, the surface of the focus ring 240 may be coated with a yttrium oxide (Y 2 O 3) material. As the process time increases, the surface of the focus ring 240 is etched to change the thickness of the layer provided with the dielectric material of the surface. The thickness of the dielectric layer on the surface of the modified focus ring 240 affects the process. For example, in the case where the substrate processing apparatus 10 is an apparatus for etching a substrate using plasma, the nicking rate can be reduced if the thickness of the dielectric layer on the surface of the focus ring 240 is reduced. Therefore, the focus ring 240 is replaced with a new focus ring 240 when the thickness of the dielectric layer on the surface becomes less than a certain thickness.

지지판(230)의 하부에는 절연 플레이트(250)가 위치한다. 절연 플레이트(250)는 절연 재질로 제공되며, 지지판(230)과 하부 커버(270)를 전기적으로 절연시킨다. An insulating plate 250 is disposed under the support plate 230. The insulating plate 250 is made of an insulating material and electrically insulates the supporting plate 230 and the lower cover 270.

하부 커버(270)는 지지 유닛(200)의 하단부에 위치한다. 하부 커버(270)는 하우징(110)의 바닥면에서 상부로 이격되어 위치한다. 하부 커버(270)는 상면이 개방된 공간이 내부에 형성된다. 하부 커버(270)의 상면은 절연 플레이트(250)에 의해 덮어진다. 따라서 하부 커버(270)의 단면의 외부 반경은 절연 플레이트(250)의 외부 반경과 동일한 길이로 제공될 수 있다. 하부 커버(270)의 내부 공간에는 반송되는 기판(W)을 외부의 반송 부재로부터 정전 척으로 이동시키는 리프트 핀 모듈(미도시) 등이 위치할 수 있다.The lower cover 270 is located at the lower end of the support unit 200. The lower cover 270 is spaced upwardly from the bottom surface of the housing 110. The lower cover 270 has a space in which an upper surface is opened. The upper surface of the lower cover 270 is covered with an insulating plate 250. The outer radius of the cross section of the lower cover 270 may be provided with a length equal to the outer radius of the insulating plate 250. [ A lift pin module (not shown) for moving the substrate W to be transferred from an external conveying member to the electrostatic chuck may be positioned in the inner space of the lower cover 270.

하부 커버(270)는 연결 부재(273)를 갖는다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면과 하우징(110)의 내측벽을 연결한다. 연결 부재(273)는 하부 커버(270)의 외측면에 일정한 간격으로 복수개 제공될 수 있다. 연결 부재(273)는 지지 유닛(200)을 챔버(100) 내부에서 지지한다. 또한, 연결 부재(273)는 하우징(110)의 내측벽과 연결됨으로써 하부 커버(270)가 전기적으로 접지(grounding)되도록 한다. 제1 하부 전원(223a)과 연결되는 제1 전원라인(223c), 제2 하부 전원(225a)과 연결되는 제2 전원라인(225c), 열전달 매체 저장부(231a)와 연결된 열전달 매체 공급라인(231b) 그리고 냉각 유체 저장부(232a)와 연결된 냉각 유체 공급 라인(232c)등은 연결 부재(273)의 내부 공간을 통해 하부 커버(270) 내부로 연장된다.The lower cover 270 has a connecting member 273. The connecting member 273 connects the outer side surface of the lower cover 270 and the inner side wall of the housing 110. A plurality of connecting members 273 may be provided on the outer surface of the lower cover 270 at regular intervals. The connecting member 273 supports the support unit 200 inside the chamber 100. Further, the connecting member 273 is connected to the inner wall of the housing 110, so that the lower cover 270 is electrically grounded. A first power supply line 223c connected to the first lower power supply 223a, a second power supply line 225c connected to the second lower power supply 225a, a heat transfer medium supply line 233b connected to the heat transfer medium storage 231a And a cooling fluid supply line 232c connected to the cooling fluid reservoir 232a extend into the lower cover 270 through the inner space of the connection member 273. [

가스 공급 유닛(300)은 챔버(100) 내부의 처리 공간에 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급 노즐(310), 가스 공급 라인(320), 그리고 가스 저장부(330)를 포함한다. 가스 공급 노즐(310)은 커버(120)의 중앙부에 설치된다. 가스 공급 노즐(310)의 저면에는 분사구가 형성된다. 분사구는 커버(120)의 하부에 위치하며, 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 공급 노즐(310)과 가스 저장부(330)를 연결한다. 가스 공급 라인(320)은 가스 저장부(330)에 저장된 공정 가스를 가스 공급 노즐(310)에 공급한다. 가스 공급 라인(320)에는 밸브(321)가 설치된다. 밸브(321)는 가스 공급 라인(320)을 개폐하며, 가스 공급 라인(320)을 통해 공급되는 공정 가스의 유량을 조절한다.The gas supply unit 300 supplies the process gas to the processing space inside the chamber 100. The gas supply unit 300 includes a gas supply nozzle 310, a gas supply line 320, and a gas storage unit 330. The gas supply nozzle 310 is installed at the center of the cover 120. A jetting port is formed on the bottom surface of the gas supply nozzle 310. The injection port is located at the bottom of the cover 120 and supplies the process gas into the chamber 100. The gas supply line 320 connects the gas supply nozzle 310 and the gas storage unit 330. The gas supply line 320 supplies the process gas stored in the gas storage unit 330 to the gas supply nozzle 310. A valve 321 is installed in the gas supply line 320. The valve 321 opens and closes the gas supply line 320 and regulates the flow rate of the process gas supplied through the gas supply line 320.

플라스마 소스(400)는 처리 공간 내에 공급된 공정가스를 플라스마 상태로 여기시킨다. 플라스마 소스(400)로는 유도결합형 플라스마(ICP: inductively coupled plasma) 소스가 사용될 수 있다. 따라서, 플라스마 소스(400)는 챔버(100)의 외부에 제공되고, 처리 공간에 전자기장을 인가하는 안테나를 포함하는 안테나 유닛으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 플라스마 소스(400)는 안테나 실(410), 메인 안테나(420), 서브 안테나(430) 그리고 플라스마 전원(440)을 포함한다. The plasma source 400 excites the process gas supplied in the process space into a plasma state. As the plasma source 400, an inductively coupled plasma (ICP) source may be used. Accordingly, the plasma source 400 may be provided outside the chamber 100 and provided as an antenna unit including an antenna for applying an electromagnetic field to the processing space. For example, the plasma source 400 includes an antenna chamber 410, a main antenna 420, a sub-antenna 430, and a plasma power source 440.

안테나 실(410)은 하부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 안테나 실(410)은 내부에 공간이 제공된다. 안테나 실(410)은 챔버(100)와 대응되는 직경을 가지도록 제공된다. 안테나 실(410)의 하단은 커버(120)에 탈착 가능하도록 제공된다. 메인 안테나(420) 및 서브 안테나(430)는 안테나 실(410)의 내부에 배치된다.The antenna chamber 410 is provided in a cylindrical shape with its bottom opened. The antenna chamber 410 is provided with a space therein. The antenna chamber 410 is provided so as to have a diameter corresponding to the chamber 100. The lower end of the antenna chamber 410 is detachably attached to the cover 120. The main antenna 420 and the sub antenna 430 are disposed inside the antenna chamber 410.

도 3은 도 2의 메인 안테나(420) 및 서브 안테나(430)를 보여주는 평면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 메인 안테나(420) 및 서브 안테나(430)는 복수 회 감기는 나선 형상의 코일로 제공된다.3 is a plan view showing the main antenna 420 and the sub antenna 430 of FIG. Referring to FIGS. 2 and 3, the main antenna 420 and the sub antenna 430 are provided in a spirally wound coil.

메인 안테나(420)는 챔버(100)의 상부벽의 중심을 포함하는 영역에 제공된다. 여기서 상부벽은 도 2의 커버(120)일 수 있다. 메인 안테나(420)는 내측 안테나(421) 및 외측 안테나(422)를 포함한다. 외측 안테나(422)는 상부에서 바라볼 때, 내측 안테나(421)를 둘러싸도록 제공된다. 이와 달리, 메인 안테나(420)는 내측 안테나(421) 및 외측 안테나(422)로 구분되지 않고, 선택적으로 하나의 안테나로 제공될 수 있다.The main antenna 420 is provided in an area including the center of the upper wall of the chamber 100. Where the top wall may be the cover 120 of FIG. The main antenna 420 includes an inner antenna 421 and an outer antenna 422. The outer antenna 422 is provided to surround the inner antenna 421 when viewed from above. Alternatively, the main antenna 420 is not divided into the inner antenna 421 and the outer antenna 422, and may be selectively provided as one antenna.

서브 안테나(430)는 상부에서 바라볼 때, 메인 안테나(420)의 둘레의 일부를 감싸도록 제공된다. 서브 안테나(430)에 의해 인가되는 전자기장은 처리 공간의 서브 안테나(430)에 대응되는 영역에서 공정 가스가 플라스마로 여기되는 현상을 강화시킨다. 일 실시 예에 따르면, 서브 안테나(430)는 메인 안테나(420)의 둘레의 4분의 1을 감싸도록 제공될 수 있다. 이와 달리, 서브 안테나(430)는 필요에 따라 선택적으로, 다양한 사이즈 및 수로 제공될 수 있다. 서브 안테나(430)가 제공되는 위치, 서브 안테나(430)의 수 및 사이즈는 시험 가동 또는 시뮬레이션을 통해 처리 공간의 기판(W)의 엣지 영역 중 처리율이 낮은 영역에 대응되는 영역에서의 플라스마 발생을 강화시킬 수 있도록 결정된다.The sub antenna 430 is provided to cover a part of the periphery of the main antenna 420 when viewed from above. The electromagnetic field applied by the sub-antenna 430 enhances the phenomenon that the process gas is excited into the plasma in the region corresponding to the sub-antenna 430 of the processing space. According to one embodiment, the sub-antenna 430 may be provided to surround a quarter of the circumference of the main antenna 420. Alternatively, the sub-antenna 430 may be provided in various sizes and numbers, optionally as required. The position and the number of the sub-antennas 430 and the number of the sub-antennas 430 can be controlled by performing a test operation or a simulation to generate a plasma in an area corresponding to a low throughput area in the edge area of the substrate W in the processing space It is decided to strengthen it.

도 4 및 도 5는 도 2의 다른 실시 예들에 따른 메인 안테나(420) 및 서브 안테나(430)을 보여주는 평면도이다. 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따르면, 서브 안테나(430)는 도 3의 경우와 달리, 메인 안테나(420)의 둘레의 4분의 3을 감싸도록 제공될 수 있다.4 and 5 are plan views showing a main antenna 420 and a sub antenna 430 according to other embodiments of FIG. 4, according to one embodiment, the sub-antenna 430 may be provided to surround three-quarters of the circumference of the main antenna 420, unlike the case of FIG.

도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따르면, 도 3 및 도 4의 경우와 달리, 서브 안테나(430)는 복수개가 서로 이격되어 메인 안테나(420)의 둘레 방향을 따라 배열될 수 있다. 예를 들면, 서브 안테나(430)는 2개가 제공될 수 있다.5, according to an embodiment, unlike the case of FIGS. 3 and 4, a plurality of sub-antennas 430 may be spaced apart from each other and arranged along a circumferential direction of the main antenna 420. FIG. For example, two sub-antennas 430 may be provided.

메인 안테나(420) 및 서브 안테나(430)는 플라스마 전원(440)과 연결된다. 메인 안테나(420) 및 서브 안테나(430)는 플라스마 전원(440)으로부터 전력을 인가받는다. 플라스마 전원(440)은 챔버(100) 외부에 위치할 수 있다. 전력이 인가된 메인 안테나(420) 및 서브 안테나(430)는 챔버(100)의 처리공간에 전자기장을 형성할 수 있다. 공정가스는 전자기장에 의해 플라스마 상태로 여기된다. 일 실시 예에 따르면, 내측 안테나(421) 및 외측 안테나(422)는 서로 별개의 플라스마 전원(440)으로부터 전력을 인가 받는다. 이와 달리, 내측 안테나(421) 및 외측 안테나(422)는 하나의 플라스마 전원(440)으로부터 전력을 인가 받을 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 메인 안테나(420) 및 서브 안테나(430)는 서로 별개의 플라스마 전원(440)으로부터 전력을 인가 받을 수 있다. The main antenna 420 and the sub antenna 430 are connected to the plasma power source 440. The main antenna 420 and the sub antenna 430 are supplied with power from the plasma power source 440. The plasma power source 440 may be located outside the chamber 100. The main antenna 420 and the sub antenna 430 to which power is applied can form electromagnetic fields in the process space of the chamber 100. The process gas is excited into a plasma state by an electromagnetic field. According to one embodiment, the inner antenna 421 and the outer antenna 422 are powered from a separate plasma power source 440. Alternatively, the inner antenna 421 and the outer antenna 422 may receive power from one plasma power source 440. According to one embodiment, the main antenna 420 and the sub antenna 430 can receive power from a separate plasma power source 440.

도 6은 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 6을 참조하면, 이와 달리, 메인 안테나(420)와 서브 안테나(430)는 서로 동일한 플라스마 전원(440)으로부터 전력을 인가 받을 수 있다. 예를 들면, 외측 안테나(422) 및 서브 안테나(430)는 서로 동일한 플라스마 전원(440)으로부터 전력을 인가 받는다.6 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to another embodiment. Referring to FIG. 6, the main antenna 420 and the sub antenna 430 can receive power from the same plasma power source 440. For example, the outer antenna 422 and the sub antenna 430 receive power from the same plasma power source 440.

다시 도 2를 참조하면, 배기 유닛(500)은 하우징(110)의 내측벽과 지지 유닛(200)의 사이에 위치된다. 배기 유닛(500)은 관통홀(511)이 형성된 배기판(510)을 포함한다. 배기판(510)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 배기판(510)에는 복수의 관통홀(511)들이 형성된다. 하우징(110) 내에 제공된 공정가스는 배기판(510)의 관통홀(511)들을 통과하여 배기홀(102)로 배기된다. 배기판(510)의 형상 및 관통홀(511)들의 형상에 따라 공정가스의 흐름이 제어될 수 있다. Referring again to FIG. 2, the exhaust unit 500 is positioned between the inner wall of the housing 110 and the support unit 200. The exhaust unit 500 includes an exhaust plate 510 having a through-hole 511 formed therein. The exhaust plate 510 is provided in an annular ring shape. A plurality of through holes 511 are formed in the exhaust plate 510. The process gas provided in the housing 110 passes through the through holes 511 of the exhaust plate 510 and is exhausted to the exhaust hole 102. The flow of the process gas can be controlled according to the shape of the exhaust plate 510 and the shape of the through holes 511. [

상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치는 서브 안테나를 제공함으로써, 기판(W)의 엣지 영역 중 상대적으로 처리율이 낮은 영역의 처리율을 높이도록 처리 공간의 일부 영역의 전자기장을 강화하여, 기판의 엣지부의 일부 영역에 대한 플라스마의 발생율을 높일 수 있다. 따라서, 기판을 균일하게 처리할 수 있다.As described above, the substrate processing apparatus of the present invention enhances the electromagnetic field of a part of the processing space so as to increase the throughput of a region having a relatively low throughput among the edge regions of the substrate W by providing the sub- It is possible to increase the generation rate of plasma for a partial area of the edge portion. Therefore, the substrate can be treated uniformly.

10: 기판 처리 장치 W: 기판
100: 챔버 200: 지지 유닛
300: 가스 공급 유닛 400: 플라스마 소스
420: 메인 안테나 421: 내측 안테나
422: 외측 안테나 430: 서브 안테나
500: 배기 유닛10: substrate processing apparatus W: substrate
100: chamber 200: support unit
300: gas supply unit 400: plasma source
420: main antenna 421: inner antenna
422: outer antenna 430: sub-antenna
500: Exhaust unit

Claims (7)

기판을 처리하는 장치에 있어서,
기판을 처리하는 처리 공간을 가지는 챔버와;
상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛과;
상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
상기 공정 가스로부터 플라스마를 발생시키도록 상기 챔버의 외부에 제공되는 안테나 유닛을 포함하되,
상기 안테나 유닛은,
상기 챔버의 상부벽의 중심을 포함하는 영역에 제공되는 메인 안테나와;
상기 메인 안테나의 둘레 영역 중 일부 영역만을 감싸도록 제공되는 서브 안테나;를 포함하고,
상부에서 바라볼 때, 상기 서브 안테나는 상기 메인 안테나의 원주 방향으로 비대칭적으로 마련되며,
상기 메인 안테나와 상기 서브 안테나는 서로 독립적으로 전원이 연결되는 기판 처리 장치.An apparatus for processing a substrate,
A chamber having a processing space for processing the substrate;
A support unit for supporting the substrate in the processing space;
A gas supply unit for supplying a process gas into the process space;
And an antenna unit provided outside the chamber to generate a plasma from the process gas,
The antenna unit includes:
A main antenna provided in a region including the center of the upper wall of the chamber;
And a sub antenna provided to surround only a part of the peripheral region of the main antenna,
The sub-antenna is provided asymmetrically in the circumferential direction of the main antenna,
Wherein the main antenna and the sub antenna are independently connected to each other. 제 1 항에 있어서,
상기 메인 안테나는 내측 안테나 및 외측 안테나를 포함하되,
상기 외측 안테나는 상부에서 바라볼 때, 상기 내측 안테나를 둘러싸도록 제공된 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the main antenna includes an inner antenna and an outer antenna,
Wherein the outer antenna is provided so as to surround the inner antenna when viewed from above. 제 2 항에 있어서,
상기 메인 안테나 및 상기 서브 안테나는 서로 별개의 전원이 연결되는 기판 처리 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the main antenna and the sub antenna are connected to each other by a separate power source. 제 3 항에 있어서,
상기 내측 안테나 및 상기 외측 안테나는 서로 별개의 전원이 연결되는 기판 처리 장치.The method of claim 3,
Wherein the inner antenna and the outer antenna are connected to each other by a separate power source. 삭제delete 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 서브 안테나는 상기 메인 안테나의 상기 둘레의 4분의 1을 감싸도록 제공되는 기판 처리 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the sub-antenna is provided so as to surround a quarter of the circumference of the main antenna. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서,
상기 서브 안테나는 상기 메인 안테나의 둘레 방향을 따라 복수개가 이격되게 제공된 기판 처리 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the plurality of sub-antennas are spaced from each other along a circumferential direction of the main antenna.
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